贪心算法又称贪婪算法,指的是在对问题求解时,总是做出在当前看来是最好的选择。也就是说,不从整体最优上加以考虑,他所做出的是某种意义上的局部最优解。

应用

1、找零问题:假设商店老板需要找零n元钱,钱币的面额有:100元,50元,20元,5元,1元,如何找零使得钱币的数量最少

思路:钱币数量最少,说明大面额的钱币数量要多一些,小面额的钱币数量要少一些。

t = [100,50,20,5,1]

def change(t,n):         # 输入纸币大小列表和总钱数
    m = [0 for _ in range(len(t))]
    for i,money in enumerate(t):
        m[i] = n // money    # 通过地板除法来得到钱币的张数
        n = n % money      # 通过取余数得到剩余的钱数 
    return m,n
print(change(t,321))
# 输出
([3, 0, 1, 0, 1], 0)

2、背包问题:一个小偷在商店发现有n个商品,第i个商品价值vi元,重wi千克。他希望拿走的价值尽量高,但他的背包最多只能容纳W千克的东西。他应该拿走哪些商品。
又分为两种情况:(1)0-1背包:对于一个商品,小偷要么把它完整拿走,要么留下。不能只拿走一部分,或把一个商品拿走多次。(例如金条)
(2)分数背包:对于一个商品,小偷可以拿走其中任意一部分。(例如金粉)

思路:两种情况其实不一样,分数背包只需要找出性价比最高的就好,(使用贪心算法可以解决),但是0-1背包就不能这么简单的考虑了,需要考虑到剩余的空间不能放入的问题,(需要使用动态规划)。我们这里先解决分数背包。先通过排序,把性价比最高的排在前面,然后依次装入,装到满为止

goods = [(60,10),(100,20),(120,30)]
goods.sort(key = lambda x: x[0]/x[1],reverse=True)  # 排序寻找单位重量更大的

def fractional_backpack(goods,w):
    m = [0 for _ in range(len(goods))]
    total_val = 0
    for i,(prize,weight) in enumerate(goods):
        if w>=weight:
            m[i] = 1 
            total_val += prize
            w -= weight
        else:
            m[i] = w/weight
            total_val += m[i] * prize
            w = 0
            break
    return total_val,m
print(fractional_backpack(goods,50))

3、拼接最大数字问题:有n个非负整数,将其按照字符串拼接的方式拼接为一个整数。如何拼接可以使得得到的整数最大。

思路:虽然我们最简单的思路就是说,把第一个数字最大的排在最前面,遇到相同的就看下一位;但是其实会有一种情况需要解决,就是前面部分相同,但是有一个数字更长,(如:123和1234),我们应该把哪个放在前面,所以不能按照直接去比较的方法。我们这里只需要暴力解决,数字连接有两种情况,一个是x+y,一个是y+x,我们只需要比较这两个哪个大,就使用哪个。

from functools import cmp_to_key

li = [32,94,128,1286,6,71]

def xy_cmp(x,y):
    if x+y < y+x:    
        return 1      # 表示两个数要交换了
    elif x+y > y+x:
        return -1
    else:
        return 0
def number_join(li):
    li = list(map(str,li))
    li.sort(key=cmp_to_key(xy_cmp))
    return "".join(li)
print(number_join(li))

4、活动选择问题:假设有n个活动,这些要占用同一片场地,而场地在某时刻只能供一个活动使用。每个活动都有一个开始时间si和结束时间fi(题目中时间以整数表示),表示活动在[si,fi)区间占用场地。问:安排哪些活动能够使该场地举办的活动的个数最多。

思路:最先结束的活动一定是最优解的一部分。就是说,我们不看活动开始的时间和持续的时间,我们只比较活动结束的时间,并且注意下一个活动开始的时间要比上一个活动结束的时间晚。

activities = [(1,4),(3,5),(0,6),(5,7),(3,9),(6,10),(8,11),(8,12),(2,14),(12,16)]
# 保证活动是按照活动结束时间排好序的
activities.sort(key=lambda x:x[1])

def activity_selection(a):
    res = [a[0]]
    for i in range(1,len(a)):
        if a[i][0] >= res[-1][1]:     
            # 
            res.append(a[i])
    return res
print(activity_selection(activities))